N蛋白質(zhì)合成的課件資料

N蛋白質(zhì)合成的課件資料第1頁/共59頁（二）遺傳密碼的性質(zhì)1、簡并性由一種以上密碼子編碼同一個氨基酸的現(xiàn)象稱為簡并（degeneracy），對應于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子（synonymouscodon）。由于64個密碼子中的許多是編碼統(tǒng)一氨基酸的，遺傳密碼具有兼并性（有豐余）第2頁/共59頁第3頁/共59頁減少了變異對生物的影響第4頁/共59頁編碼某一氨基酸的密碼子越多，該氨基酸在蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的頻率就越高。Arg例外第5頁/共59頁2、普遍性與特殊性蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。第6頁/共59頁生物密碼子線粒體DNA編碼的氨基酸核DNA編碼的氨基酸所有UGA色氨酸終止子酵母CUA蘇氨酸亮氨酸果蠅AGA絲氨酸精氨酸哺乳類AGA/G終止子精氨酸哺乳類AUA甲硫氨酸異亮氨酸線粒體與核DNA密碼子使用情況的比較第7頁/共59頁3、連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。密碼子是相連的（不重疊）、中間沒有任何的停頓第8頁/共59頁開放閱讀框架(可讀框,ORF)是指新測DNA序列中，由計算機辨認出的可能編碼趨于，它是從mRNA5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核苷酸序列基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導致框移突變(frameshiftmutation)。第9頁/共59頁4、擺動性轉(zhuǎn)運氨基酸的tRNA上的反密碼子需要通過堿基互補與mRNA上的遺傳密碼子反向配對結(jié)合，在密碼子與反密碼子的配對中，前兩對嚴格遵守堿基配對原則，第三對堿基有一定的自由度，可以“擺動”，這種現(xiàn)象稱為密碼子的擺動性。第10頁/共59頁MolecularBiology第11頁/共59頁P2tRNASTRUCTUREANDFUNCTION

一級結(jié)構(gòu)長度60-95nt，通常76，含許多修飾核苷，特別是胸腺嘧啶核苷、假尿嘧啶核苷、二氫尿苷和肌苷。分子中有15個不變殘基和8個半可變殘基。MolecularBiologytRNA的結(jié)構(gòu)第12頁/共59頁二級結(jié)構(gòu)三葉草結(jié)構(gòu)，四個臂三個環(huán)的結(jié)構(gòu)。氨基酸接受臂在5‘和3’處。大部分不變和半可變殘基位于環(huán)上。三級結(jié)構(gòu)單鏈環(huán)堿基間形成9個氫鍵，L形三級結(jié)構(gòu)，分子兩端是反密碼子及氨基酸接受臂第13頁/共59頁Fig.2.tRNAstructure.(a)Cloverleafstructureshowingtheinvariantandsemi-variantnucleotides,whereI=inosine,Ψ=pseudouridine,R=purine,Y=pyrimidineand*indicatesamodification.(b)TertiaryhydrogenbondsbetweenthenucleotidesintRNAareshownasdashedlines.(c)TheL-shapedtertiarystructureofyeasttRNATyr.Part(c)reproducedfromD.M.Freifelder(1987)MolecularBiology,2ndEdn.

tRNAstructureMolecularBiology第14頁/共59頁tRNA的功能1、解讀mRNA的遺傳信息2、運輸?shù)墓ぞ撸\載氨基酸t(yī)RNA有兩個關鍵部位：

●3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。

●與mRNA結(jié)合部位—反密碼子部位第15頁/共59頁3’5’ICCA-OH5’3’CCA-OHGGCCCGtRNA憑借自身的反密碼子與mRNA鏈上的密碼子相識別，把所帶氨基酸放到肽鏈的一定位置。第16頁/共59頁Fig.3.Formationofaminoacyl-tRNA.First,theaminoacyl-tRNAsynthetaseattachesadenosinemonophosphate(AMP)tothe–COOHgroupoftheaminoacidtocreatanaminoacyladenylateintermediate.ThentheappropriatetRNAdisplacestheAMP.MolecularBiology氨酰tRNA的合成氨酰腺苷酸第17頁/共59頁Aminoacyl-tRNAsynthetases根據(jù)亞基結(jié)構(gòu)分4類，長度334-1000個aa不等。識別tRNA分子上的鑒別元件，反密碼子序列+接受臂bp。第18頁/共59頁Fig.4.IdentityelementsinvarioustRNAmolecules.Thesynthetaseshavetobeabletodistinguishbetweenabout40similarlyshaped,butdifferent,tRNAmoleculesincells,andtheyuseparticularpartsofthetRNAmolecules,calledidentityelements,tobeabletodothis.第19頁/共59頁氨基酸的活化翻譯的起始肽鏈的延伸肽鏈的終止蛋白質(zhì)前體的加工Q蛋白質(zhì)合成第20頁/共59頁第21頁/共59頁

表14-7原核和真核生物核糖體的組成及功能核糖體亞基rRNAs蛋白RNA的特異順序和功能

細菌

70S50S23S=2904b31種(L1-L31）含CGAAC和GTψCG互補2.5×106D5S=120b66%RNA30S16S=1542b21種(S1-S21)16SRNA(CCUCCU)和S-D

順序(AGGAGG)互補

哺乳動物

80S60S28S=4718b49種有GAUC和tRNAfMat的TψCG互補4.2×106D5S=120b60%RNA5.8S=160b

40S18S=1874b33種和Capm7G結(jié)合

第22頁/共59頁核糖體的功能：合成蛋白質(zhì)在單個核糖體上，可化分多個功能活性中心，在蛋白質(zhì)合成過程中各有專一的識別作用和功能?！駇RNA結(jié)合部位——小亞基●結(jié)合或接受AA-tRNA部位（A位）——大亞基●結(jié)合或接受肽基tRNA的部位——大亞基●肽基轉(zhuǎn)移部位（P位）——大亞基●形成肽鍵的部位（轉(zhuǎn)肽酶中心）——大亞基

第23頁/共59頁(一)氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶原核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：真核生物中，起始氨基酸是：起始AA-tRNA是：甲酰甲硫氨酸fMet-tRNAfMet甲硫氨酸Met-tRNAMet第24頁/共59頁第一步反應氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋AMP＋PPi

目錄第25頁/共59頁第二步反應氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E目錄第26頁/共59頁(二)翻譯的起始原核生物（細菌）為例：所需成分：30S小亞基、50S大亞基、模板mRNA、fMet-tRNAfMet、GTP、Mg2+翻譯起始因子：IF-1、IF-2、IF-3、第27頁/共59頁IF-3IF-1翻譯起始(翻譯起始復合物形成)又可被分成3步：

（P122）1.核蛋白體大小亞基分離第28頁/共59頁2、30S小亞基通過SD序列與mRNA模板相結(jié)合。AUG5'3'IF-3IF-1第29頁/共59頁S-D序列第30頁/共59頁IF-3IF-1IF-2GTP3.在IF-2和GTP的幫助下，fMet-tRNAfMet進入小亞基的P位，tRNA上的反密碼子與mRNA上的起始密碼子配對。AUG5'3'第31頁/共59頁IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4、帶有tRNA、mRNA和3個翻譯起始因子的小亞基復合物與50S大亞基結(jié)合，GTP水解，釋放翻譯起始因子。AUG5'3'第32頁/共59頁真核生物翻譯起始的特點

●核糖體較大,為８０Ｓ；●起始因子比較多；●mRNA5′端具有m7Gppp帽子結(jié)構(gòu)●Met-tRNAMet

●mRNA的5′端帽子結(jié)構(gòu)和3′端polyA都參與形成翻譯起始復合物；

第33頁/共59頁真核生物翻譯起始復合物形成(區(qū)別原核生物)原核生物中30S小亞基首先與mRNA模板相結(jié)合，再與fMet-tRNAfMet結(jié)合，最后與50S大亞基結(jié)合。而在真核生物中，40S小亞基首先與Met-tRNAMet相結(jié)合，再與模板mRNA結(jié)合，最后與60S大亞基結(jié)合生成80S·mRNA·Met-tRNAMet起始復合物（P120）。第34頁/共59頁met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAMet-elF-2

-GTP真核生物翻譯起始復合物形成過程第35頁/共59頁肽鏈延伸由許多循環(huán)組成，每加一個氨基酸就是一個循環(huán)，每個循環(huán)包括：AA-tRNA與核糖體結(jié)合、肽鍵的生成

和移位。

延伸因子(elongationfactor,EF)：

原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G

真核生物：EF-1、EF-2(三)肽鏈的延伸第36頁/共59頁1、AA-tRNA與核糖體A位點的結(jié)合

需要消耗GTP，并需EF-Tu、EF-Ts兩種延伸因子第37頁/共59頁通過延伸因子EF-Ts再生GTP,形成EF-Tu?GTP復合物

EF-Tu-GDP+EF-TsEF-Tu-Ts+GDP

EF-Tu-Ts+GTPEF-Tu-GTP+EF-Ts重新參與下一輪循環(huán)第38頁/共59頁2、肽鍵形成

是由轉(zhuǎn)肽酶/肽基轉(zhuǎn)移酶催化

第39頁/共59頁3、移位核糖體向mRNA3’端方向移動一個密碼子。需要消耗GTP，并需EF-G延伸因子第40頁/共59頁fMetAUG5'3'fMetTuGTP目錄第41頁/共59頁第42頁/共59頁原核肽鏈合成終止過程

（四）肽鏈的終止第43頁/共59頁

RF1：識別終止密碼子UAA和UAG

終止因子RF2：識別終止密碼子UAA和UGA

RF3：具GTP酶活性，刺激RF1和

RF2活性，協(xié)助肽鏈的釋放（原核生物）真核生物只有一個終止因子（eRF）第44頁/共59頁(五)蛋白質(zhì)前體的加工1、N端fMet或Met的切除新生蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶切后變成有功能的成熟蛋白質(zhì)第45頁/共59頁2、二硫鍵的形成兩個半胱氨酸-SH

-SH

-SH

二硫鍵氧化3、特定氨基酸的修飾磷酸化、糖基化、甲基化、乙基化、羥基化和羧基化4、切除新生肽鏈中非功能片段第46頁/共59頁前胰島素原蛋白翻譯后成熟過程示意圖第47頁/共